НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1972 г. / ФИЗИОЛОГИЯ ИЛИ МЕДИЦИНА / РОДНИ ПОРТЪР

Родни Портър (Rodney Porter)

8 октомври 1917 г. – 7 септември 1985 г.

Нобелова награда за физиология или медицина (заедно с Джералд Еделман)

(За откриването на химическата структура на антителата.)

Английският биохимик Родни Робърт Портър е роден в Нютън льо Уилоус, разположен в английската историческа област Ланкашир, в семейството на Джоузеф Л. Портър, железопътен служител, и Изабел Портър. До постъпването си в Ливърпулския университет посещава училище в Астън ин Мейкфийлд. През 1939 г. завършва с отличие университета и получава степента бакалавър на науките по биохимия. През следващата година е призован в армията, служи в Кралските инженерни войски и свързочните войски, участва във военни действия в Северна Африка и Италия. През 1946 г. е демобилизиран с чин майор.

След демобилизацията си Портър отива в Кеймбриджкия университет, за да учи биохимия под ръководството на Фредерик Сангър. Там той прочита книгата на Карл Ландщайнер “Специфичността на серологичните реакции” (“The Specificity of Serological Reactions”), в която се описва природата на антителата; произведението пробужда интереса на Портър към изучаването на тяхната структура и функция, който не отслабва през целия му живот. Антителата са протеини на кръвната плазма, отнасящи се към имуноглобулините (Ig). В продължение на много векове е известно, че има някои болести (включително морбили и шарка), от които човек може да преболедува само един път. Ако някой е страдал от тези болести, става невъзприемчив към тях и не се разболява отново. През 1890 г. Емил фон Беринг доказва, че имунитетът е обусловен от антитела, които си взаимодействат с болестотворните организми или отделяните от тях токсини, като ги правят по този начин неактивни. Всяко вещество, стимулиращо образуването на антитела, се нарича антиген.

Антителата са толкова специфични, че имунитетът към едно заболяване не се съпровожда с поява на имунитет към друго. Работата на Ландщайн през 20-те и 30-те години доказва, че множество вещества могат да действат като антигени и организмът е способен да създава милиони различни, но високоспецифични антитела. Когато Портър пристъпва към изучаването на антителата, за тяхната структура се знае малко. Смята се, че молекулите на всичките Ig имат еднакъв размер и структура. “Съчетанието на точната специфичност на антителата с това, че изглеждат почти хомогенна протеинова група, ме учудваше и продължава да ме учудва” - казва Портър по-късно.

За да изясни как антителата съчетават разнообразието на функциите си с еднотипния строеж, Портър се опитва отначало да разрушава пречистени молекули Ig с различни ферменти. Най-важният вид Ig в кръвта - IgG - съдържа повече от 1300 аминокиселини. Молекулите IgG се оказват прекалено големи, за да могат да бъдат проучвани по метода на Сангър, използващ се за определяне на последователността на аминокиселините в протеиновата молекула (работата на Сангър по това време е свързана с инсулина, който има само 51 аминокиселини). Но съществува доказателство, че активният център на антителата - тази част от молекулата, която в действителност взаимодейства с антигена - е значително по-малък. Портър се надява, че като избере съответен фермент, ще може да отдели участък от антитялото, достъпен по размери за изследване, но едновременно с това съдържащ активен център. Първоначалните му изследвания показват, че папаинът, фермент от сока на папаята, може да раздели IgG на части, чиито размери са ¹/₄ от молекулата на антитялото. За това свое изследване той получава през 1948 г. степента доктор по философия в Кеймбриджкия университет.

Портър продължава да изследва антителата в лабораторията на Сингър една година, след което отива през 1949 г. в Националния институт за медицински изследвания в Мил Хил (Лондон). Макар че е приет като биохимик в микробиологична изследователска група, той все така се занимава с изследване на антителата. През 50-те години Портър усъвършенства методите за пречистване на протеините от смеси и използва някои от тях, за да докаже, че не всички молекули IgG са еднакви, макар че разликите им са малки в сравнение с разнообразната им активност.

Успехът идва през 1957 г., когато Портър получава чист папаин вместо непречистените препарати на фермента, които използва в Кеймбридж. Като повтаря ранните си експерименти, той открива, че чистият папаин разделя молекулата IgG на три части (всяка с големина около една трета от цялата молекула), които са два различни вида. Едната от частите е наречена “кристализиращ фрагмент”, или Fc-фрагмент. Даже най-пречистената по това време IgG не кристализира, защото е смес от няколко различни молекули на антитялото. Но Fc-фрагментът кристализира, което показва неговото сходство във всички молекули IgG. Тъй като Fc-фрагментът не съдържа активен център, способността да бъдат свързвани антигени остава в другите две молекули на антитялото, в двата “антигенсвързващи фрагмента”, или Fab- фрагменти.

Портър публикува резултатите от своето изследване през 1959 г. През следващата година Джералд Еделман и неговите сътрудници успяват да разделят IgG по метод, който не разкъсва връзките между аминокиселините в протеиновата молекула, както прави това папаинът, а разделя отделните аминокиселинни вериги. През 1960 г. Портър се мести в Лондон и продължава работата си в медицинското училище към болницата “Света Мария”, където, след като повтаря експеримента на Еделман при различни условия, доказва, че неговите (на Портър - бел. П. Н.) методи разделят молекулите под пръв ъгъл към разкъсаните места, предизвикани от папаина. Портър обобщава своите резултати с данните на Еделман и през 1962 г. предлага първия удовлетворителен модел на структурата на IgG. Макар че не дава отговор на въпроса какво обуславя наличието на антитела с такъв широк спектър на активност, моделът, предполагайки, чеFab- фрагментите се състоят от части на две различни аминокиселинни вериги, създава основа за по-нататъшни биохимични изследвания.

През 60-те години много изследователи в различни научни учреждения се опитват да обяснят функцията на антителата с помощта на химични термини. В тези изследвания водеща рола играят Портър и Еделман, които въодушевяват с личното си участие другите учени, като организират поредица от “неформални семинари по антителата” за обменяне на идеи. Портър и неговите колеги правят многобройни изследвания на структурата на отделните молекули IgG, докато групата на Еделман определя пълната аминокиселинна последователност в една молекула IgG. Резултатите от техните изследвания са публикувани през 1969 г.

През 1967 г. Портър е назначен за професор по биохимия и за ръководител на отдела по биохимия в Оксфордския университет, където продължава изследванията си в областта на имунохимията. Търсейки потвърждение на прогнозите на Макфарлейн Бърнет за разположението на антителата на повърхността на клетките, произвеждащи антитела, Пъркър разработва начини за отбелязване на специфичните рецептори на клетъчната повърхност. Той проучва също така химичните и генетичните аспекти на комплемента, групи кръвни протеини (открити от Жул Борде), които се свързват с Fc-фрагмента на Ig и участват в много важни имунологични реакции.

Един месец преди пенсионирането си от Оксфорд Портър загива при автомобилна катастрофа. От 1948 г. той е женен за Юлия Франс-Ню; семейството има двама сина и три дъщери.

Освен Нобелова награда Портър има почетна грамота от фонда “Гарднър” (1966 г.) и е удостоен с медала Сиба на Биохимичното дружество (1967 г.). Член е на Кралското дружество и чуждестранен член на американската Националан академия на науките.

Превод от руски: Павел Б. Николов